package com.lenl.datastruct.graph;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.LinkedList;

/**
 * @author Lenl
 * @version v1.0
 * @create 2022-05-13 16:45
 * @description 图
 */
public class Graph {
    private ArrayList<String> vertexList;//存储顶点集合
    private int[][] edges;//存储图对应的邻接矩阵
    private  int numberOfEdges;//表示边的数目
    //定义boolean数组，记录某个节点是否已被访问
    private boolean[] isVisited;

    public static void main(String[] args) {
        //测试图是否创建完成
        int n=5;//节点个数
        String vertexValue[]={"A","B","C","D","E"};
        //创建图
        Graph graph=new Graph(n);
        //循环添加顶点
        for (String value : vertexValue){
            graph.insertVertex(value);
        }
        //添加边
        graph.insertEdge(0,1,1);
        graph.insertEdge(0,2,1);
        graph.insertEdge(1,2,1);
        graph.insertEdge(1,3,1);
        graph.insertEdge(1,4,1);
        graph.showGraph();
        //测试深度遍历
        System.out.println("深度遍历：");
        graph.dfs();

        System.out.println();
        //测试广度遍历
        System.out.println("广度遍历：");
        graph.bfs();
    }

    //构造器
    public Graph(int n){
        //初始化矩阵和vertexList
        edges=new int[n][n];
        vertexList=new ArrayList<>(n);
        numberOfEdges=0;
        isVisited=new boolean[n];
    }
    //深度优先遍历算法
    //i 第几次
    public void dfs(boolean[] isVisited,int i){
        //首先访问根节点，输出
        System.out.print(getValueOfIndex(i)+"->");
        //将节点设置为已访问
        isVisited[i]=true;
        //查找节点i的第一个邻接节点w
        int w=getFirstNeighbor(i);
        while(w!=-1){
            //邻接节点存在
            if(!isVisited[w]){
                //没有被访问
                dfs(isVisited,w);
            }
            //如果w节点已经被访问过
            w=getNextNeighbor(i,w);
        }
    }

    //对dfs的重载,遍历所有的节点并进行dfs
    public void dfs(){
        isVisited=new boolean[5];
        //遍历所有的节点进行dfs
        for (int i=0;i<getNumberOfVertex();i++){
            if(!isVisited[i]){
                dfs(isVisited,i);
            }
        }
    }

    //对一个节点进行广度优先的遍历
    private void bfs(boolean[] isVisited, int i){
        int u;//标识队列头节点对应的下标
        int w;//邻接节点w
        //队列，节点访问顺序的记录
        LinkedList queue=new LinkedList();
        //访问节点，输出信息
        System.out.print(getValueOfIndex(i)+"->");
        //标记访问
        isVisited[i]=true;
        //将节点加入队列
        queue.addLast(i);
        while(!queue.isEmpty()){
            //取出队列的头节点下标
            u=(Integer)queue.removeFirst();
            //得到第一个邻接点的下标
            w=getFirstNeighbor(u);
            while(w!=-1){
                //找到了，判断是否访问过
                if(!isVisited[w]){
                    System.out.print(getValueOfIndex(w)+"->");
                    //标记访问
                    isVisited[w]=true;
                    //入队
                    queue.addLast(w);
                }
                //以u为前驱点，找w后面的下一个临接点
                w=getNextNeighbor(u,w);//体现出广度优先
            }
        }
    }

    //广度优先 遍历所有节点
    public void bfs(){
        isVisited=new boolean[5];
        for (int i=0;i<getNumberOfVertex();i++){
            if(!isVisited[i]){
                bfs(isVisited,i);
            }
        }
    }


    //根据前一个邻接节点的下标来获取下一个邻接节点
    public int getNextNeighbor(int v1,int v2){
        for (int j=v2+1;j<vertexList.size();j++){
            if(edges[v1][j]>0){
                return j;
            }
        }
        return -1;
    }

    //得到第一个邻接节点的节点下标,不存在返回-1；
    public int getFirstNeighbor(int index){
        for (int j=0;j<vertexList.size();j++){
            if(edges[index][j]>0){
                return j;
            }
        }
        return -1;
    }

    //图中常用的方法
    //返回节点的个数
    public int getNumberOfVertex(){
        return vertexList.size();
    }
    //得到边的数目
    public int getNumberOfEdges(){
        return numberOfEdges;
    }
    //返回节点下标对应的数据
    public String getValueOfIndex(int i){
        return vertexList.get(i);
    }
    //返回v1和v2的权值
    public int getWeight(int v1,int v2){
        return  edges[v1][v2];
    }
    //显示图的矩阵
    public void showGraph(){
        for (int[] link:edges){
            System.out.println(Arrays.toString(link));
        }
    }


    //插入节点
    public void insertVertex(String vertex){
        vertexList.add(vertex);
    }

    //添加边

    /**
     *
     * @param v1 顶点的下标，即是第几个顶点
     * @param v2 第二个顶点对应的下标
     * @param weight 1表示联通，0表示未联通
     */
    public void insertEdge(int v1,int v2,int weight){
        edges[v1][v2]=weight;
        edges[v2][v1]=weight;
        numberOfEdges++;
    }


}
